塑料管道国内外技术发展新动向

铨球塑料管的需要在一直不断增张根据Freedonia（国际著名咨询公司）最新的调查报告预测在年全球塑料管每年增长速度5%（超过间的增长速度）, 箌2010年达到1800万吨。增长最快的当然在是中国年增长率继续超过两位数。塑料管能够稳定增长的基础是技术发展快不断有新材料，新技术和新应用出现。

本文是根据我们收集的信息把国内外近年技术发展的新动向做一个综述供业内参考。由于篇幅限制只能简要地介绍需要更详细资料和希望进一步交流的可以和我们联系。为了方便读者查询有关资料本文部分附注了相关的文献，资料集标准号和网站。

一建筑给水和采暖领域

国内外的信息都显示建筑给水和采暖用塑料管近年发展很快，尤其是各国对于节约能源保护环境的日益重视促进了塑料管应用的推广。即使在传统上建筑内饮水主要采用铜管的美国市场近年塑料管的应用也在迅速增长据KWD（德国著名咨询公司）調查美国饮水领域在1996年采用PEX仅600万米，2004年已有7200万米预计2007年达到1亿米，在1996年采用铝塑复合管近仅200万米2004年已有3000万米，预计2007年达到4400万米建筑給水和采暖用塑料管有关的新技术在不断涌现。

1 热水管的性能在不断进步

--新一代PP-R和PE-RT提高了耐热性能：按照国内目前的标准在同样使用条件下PP-R和PE-RT管道的壁厚要比PEX厚不少。近年北欧化工开发了Beta-PP-R（PP-RCT）[B1]和标准的PP-R比壁厚可以显著减少，同时改善了抗冲击性能这种新一代的PP-RCT 已经进叺最新公布修定的德国标准（DIN 8077 DIN 8078）。同时DOW开发的DOWLEX 2388，由于提高了性能其壁厚已经和PEX一样反映新型PE-RT优越性能的国际标准和国内标准都在制定Φ。

--西欧和美国等发达国家采用PP-R的不多而且有下降的趋势。例如据KWD调查过去应用PP-R较多的意大利在1994年PP-R 3000万米，到2004年减少到1200万米（同期铝塑复合管的用量从240万米增加的2750万米）。目前国际上应用PP-R较多的国家是波兰土耳其等中等发展的国家。在我国价格相对低廉（由于PP-R和PP-B原材料国产化的成功），铺设比较方便的PP-R和PP-B仍然是应用量最大的品种新的动向是稳态PP-R管逐步被国内市场接受，市场份额在扩大我国稳态PP-R管的行业标准已经发布（CJ/T210-2005）。

-- PEX管不断开发新技术新市场：PEX因为性能/价格比好在很多国家始终占热水管的第一位。近年在材料工艺，和應用方面不断有新发展国外的新动向是：

------Visico?工艺方法：生产硅烷交联聚乙烯PEX-b过去有Sioplas?法和Monosil?法。Borealis AS开发了第三种专利方法Visico?新方法具有加工温度较低，更加稳定产品气味更纯等优点。[B2]

------连续挤出生产PEX-a管材生产线：瑞士麦拉菲尔（Maillefer）公司推出的IR-PEXa生产线通过连续挤出后红外线輻射交联的方法可以较高速度连续生产PEXa管材产品质量控制更可靠。Cincinnati Extrusion 也提供红外线辐射交联的PEX-a生产线

------铺设后交联的交联聚乙烯（可交联嘚PE100）：聚乙烯在交联以后性能（耐热，抗开裂等）有很大提高但是交联以后就失去了聚乙烯管容易熔接的优点。虽然近年对于交联聚乙烯管的对接熔焊和电熔连接做过大量研究取得一定进展（德国REHAU已经生产PEX电熔连接套筒‘FUSAPEX’，直径70-160mm工作温度可达95℃。）有不锈钢的钢塑複合管国外没有开发采用熔接管件的铝塑复合管的原因是怀疑难保证水不从管材端面进入铝层外。国外没有接受非不锈钢的钢塑复合管昰认为渗透过聚乙烯层的氧和碳钢表面形成酥松的氧化铁（和坚实的氧化铝不同）会破坏层间连接这些意见值得研究。

--工程塑料的机械壓紧张管件：铝塑复合管和PEX管采用的机械压紧张管件过去都采用金属（锻黄铜表面镀镍），近年部分欧洲企业采用高性能工程塑料的管件例如‘瓦云Wavin, Aquatechnik等采用PPSU（聚苯砜），‘吉博力’‘HENCO’等采用PVDF（聚偏氟乙烯）据KWD调查：2005年Frankische, aquatechnik，HencoWavin，UponorGeberit六家生产的PPSU 和PVDF管件共达4570万件。国内曾经囿企业采用聚甲醛等制造过铝塑复合管和PEX管采用的机械压紧张管件因为性能达不到要求已经退出市场。

--推广采用套管埋入铺设方法：把冷热水管道套在一护套管（一般采用单壁波纹管）内后再埋入建筑结构内（通常埋在地面砂浆层中）管材采用可弯曲的柔性管（如冷热沝用PEX、PE-RT、PB 、铝塑复合管和冷水用HDPE管）。管道采用并联的方式从分水器直通到每个用水点。突出的优点是如果管材出现毛病可以抽出更换随着国内生活水平的提高，对于建筑装修要求越来越高建筑内管道采用暗装是必然的趋势。目前普遍采用的直接埋入铺设法一旦管噵系统出现毛病必须破坏墙地面才能修理或更换，可能造成较大的直接和间接损失

--在美国经过严格的试验研究容许达到标准要求的PVC-C管应鼡于建筑内的消防管道（自动喷水专用管道BlazeMaster CPVC已取得UL、ULC、FM等相关消防权威机构的认证）。国内有关的测试和标准制定工作也在进行之中如果得到认可将开辟一个相当大的市场空间。

3地板采暖方式应用日益扩展

把热水管道铺设在室内地面下用于冬季采暖，通常称为地板采暖（或称为‘辐射采暖’因为其热的传播主要通过辐射方式）。但是现在也有把管道铺设在室内的墙壁或天花板上的铺设在室外地面下嘚，用于冬季采暖也用于夏季降温的称为地板采暖已经不太确切（国外有一新名称‘表面调温系统Surface regulation systems’）。

因为具有节约能源消耗和可以利用低品位热源（如从地源热泵技术或太阳能利用获得的温度较低的热水）有利环境保护的明显优点，地板采暖在国内外都在发展增长国际上很多市场研究都预测今后地采暖会继续高速度扩展。我国应用量已经很大但是基本上停留在传统的现场铺设方式。目前正在学習国外经验开发预组装采暖垫（干法铺设）和开拓室外应用

--预组装采暖垫；例如有一种是：在工厂内把较小直径7-8mm耐热管材和开有管槽的隔热底板（通常是泡沫塑料）按用户要求组装成适当尺寸的采暖垫板，在现场连接后就直接在上面铺设木地板等可以避免现场的‘湿作業’，提高铺设效率而且总厚度比较小（20-30mm，传统方式需要70-100mm）减少占用房间高度。所以有人称其为‘薄型地板采暖’日本和欧洲都有鈈少类似的产品。因为特别适合于旧建筑的改造各地都在探索和推广，如北京建委专门组织了课题组

--毛细管垫Katube：这原是德国开发的产品（）可以生产直径范围180-1200mm，压力范围10-25bar的增强复合管据介绍不仅在成本上和现有管材比有竞争力（用材料省），而且因为没有采用和管材主体塑料不同的增强材料完全可以循环利用。HexelOne是三层结构三层都是HDPE。内层保证流体的密封中间层是交错缠绕的单轴拉伸取向的增强HDPE帶，达到提高耐压能力外层是保护层。据介绍这种利用拉伸取向带缠绕成型大直径压力管的工艺原理也可以应用于PEPP，PVC 或PVDF是非常值得關注的创新技术。（该项技术已经转让给在欧洲生产PE管道的大企业中排第四位的德国EGEPLAST公司）

埋地排水管按照用途分为排雨水管和排污水管两类，技术要求是有区别的（特别是对于密封性能的要求不同）所以国外有分别的标准和规范。而国内目前不分排雨水排污水采用同┅产品标准和技术规程（只是对是否要求做闭水试验有区别）因此在学习和吸收国外技术时要注意是适用排雨水管的还是适用排污水管嘚。国外埋地排水管的总趋势是越来越重视耐久性探索保证安全使用100年的技术措施[B3]。

7 钢增强埋地排水管成热潮

随着国内治理水污染的热潮埋地排水管需求猛增。初期我国大直径塑料埋地排水管以全塑料的缠绕熔接管为主流现在的趋势是转向钢增强埋地排水管。

--吸收日夲经验由成都‘金石’自主要开发的‘埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管’发展很快国内已经有30多条生产线。主要优势在环刚喥高防腐可靠，消耗材料少性能价格比好。其产品标准（CJ/T 225-2006）和技术规程（CECS223：2007）已经发布美国2005年发布了这种产品的ASTM标准：ASTM F 2435。

--现场缠绕熔接的钢增强埋地排水管： ‘亚通’在澳大利亚LIB ROC（.au）原来产品基础上改进开发‘埋地钢塑复合缠绕排水管材’也取得不小的市场份额优點在可以在现场缠绕熔接和成本低。其产品标准（QB/T ）和技术规程（CECS 210：2006）已经发布最近还有企业开发了和澳大利亚LIB ROC现有产品S 2000类似的产品‘聚乙烯塑钢缠绕排水管’，这种管材的增强钢带封闭在聚乙烯内但是仍然在现场缠绕熔接。目前正在制定行业标准现场缠绕熔接的钢增强埋地排水管在国外主要应用于排雨水管。

8聚丙烯埋地排水管在国外应用日益扩大

塑料埋地排水管设计的关键要求是在保证环刚度下盡量节约材料。由于聚丙烯的弹性模量比聚乙烯高（而且近年通过聚合工艺进步开发出了高刚度聚丙烯材料）同时聚丙烯的成型性接近聚乙烯（远优于聚氯乙烯），所以近年国外埋地排水管领域的一个明显的动向是越来越多采用高刚度聚丙烯的结构壁管和实壁管埋地排沝管采用的是抗冲击性能比较好的嵌段共聚聚丙烯PP-B，通常的PP-B弹性模量E在1200MPa左右而专门为埋地排水管开发的高刚度聚丙烯的弹性模量E可以达箌1800MPa。（比较：PVC-U E=3000MPaHDPE E=800MPa ）例如‘北欧化工’专门为埋地排水用结构壁管和实壁管开发的PP-HM兼有高刚度，高抗冲击和高抗开裂性能

我国石化企业研究也在开发高刚度聚丙烯材料，例如‘燕化’‘杨子’试制的高刚度聚丙烯都进行过制造双壁波纹管的试验（可以用聚乙烯双壁波纹管生產线）证明确实可以在同样结构和壁厚下明显提高环刚度，在同样环刚度下可以节约用料量（减少壁厚）并达到抗冲击和环柔性等要求。目前没有进一步试验和推广的主要原因在我国近年因为某些原因聚丙烯材料的价格相对偏高节约用料的经济效益不明显。

9科学合理哋采用填充料和回收料

为了节约材料降低成本和循环利用资源，在部分埋地排水管（特别是在排雨水管中）中科学合理地采用填充料和囙收料是应该的近年国外对于利用填充料和回收料对性能的影响开展了深入的试验研究，并探索开发相应的测试方法[B3] [B4]国内的问题是生產的塑料埋地排水管中实际上在大量采用填充料和回收料，但是没有认真地开展试验研究和制定相关的控制标准不顾质量只求省钱地采鼡填充料和回收料已经造成不少事故，严重地损害了塑料埋地排水管的信誉

国际上建筑内塑料排水管道系统主要有PVC-U，PPPE三类，都有相关嘚国际标准各有自己的市场份额。总的发展趋势是重视系统的研究（水力现象气味排除，降低燥音节水节能，建筑布局多层建筑嘚互相干扰等），通过配套设计的管材管件，辅助装置和卫生设备形成完善可靠的排水系统国内过去对建筑内排水系统不够重视，常瑺是单独去开发一个产品（例如管材结构）单纯去追求一个目标（例如降低燥音），缺乏系统的试验研究建筑内排水系统进步较慢。菦年在引进国外先进技术的推动下出现了新气象

10，同层排水和虹吸排水的发展

国内建筑内塑料排水管道系统长期来主流一直是传统的设計形式和采用PVC-U近年由国际著名企业瑞士‘吉博力’公司引入的HDPE同层排水系统和虹吸排雨水系统显示出独特的优越性，越来越受到高端市場的欢迎现在很多用户认识到建筑内排水系统对卫生保健的重要性，欢迎同层排水系统目前已经有‘金牛’‘伟星’等不少国内企业楿继生产HDPE同层排水系统和虹吸排雨水系统的管材管件，产品标准CJ/T 250-2007‘建筑排水用高密度聚乙烯（HDPE）管材及管件’已经发布预计相关的CECS技术規程也可以在年内完成。同时还有国内不少企业在积极开发PVC-U同层排水

全球能源结构的大趋势是越来越多越来越多地采用天然气，聚乙烯燃气管道的市场自然不断在扩大众所周知，已经在我国经济发展中发挥重大作用的‘西气东送’大工程带动了我国聚乙烯燃气管的大发展现在‘川气东送’大工程又开始了，将推动沿线广大地区对天然气的应用为聚乙烯燃气管道开辟新的市场空间。

国际上聚乙烯燃气管道技术发展的一个动向是采用要求更高的标准有重要变化的聚乙烯燃气管道新国际标准ISO 已经批准即将发布。我国的标准肯定也要跟上詓

另外一个动向是探索把塑料管应用到天然气的高压输送管道。

11高压天然气塑料输送管的探索

国内外塑料管应用于天然气的输送管道長期来局限于低压的输配管网，压力不超过1MPa（我国过去的标准是）长春‘高详’生产的钢带增强‘挠性管’和小直径钢丝编织增强聚乙烯管（）。由于市场有需求技术上已经有基础，有几家企业正在探索吸收国外经验开发钢丝缠绕增强聚乙烯管（三层结构工作压力5-15MPa，矗径50-150mm）预计开发成功后有广阔前景，并为下一步开发深海用更多层结构的挠性管打下基础

矿山是塑料管的大市场。国外在矿山根据不哃需求采用不同材料和结构的塑料管道例如在矿业发达的南非，在煤矿和金矿成功低大量使用高抗冲击的聚氯乙烯管道系统（PVC-M和PVC-O）积累了丰富的经验。我国是矿业大国煤产量近世界的1/3，目前塑料管已经应用到煤矿的输水和排气(抽瓦斯)，但由于缺乏经验存在很多问题例如目前国内基本上都采用聚乙烯（抗静电和阻燃的）的实壁管（煤炭行业标准MT 558.１—1996煤矿用聚乙烯管材）。已经有企业在开发煤矿专用嘚高抗冲聚氯乙烯管

14，工业中的特殊管道

在化学工业电子工业，电力工业等各个领域都需要有特殊性能的塑料管道如化工产品生产Φ输送各种强腐蚀的流体管道，电子产品生产中输送高度纯净水的管道发电站输送强磨损介质的管道。国外有一些塑料管道企业以特殊偠求的工业管道为主业可以根据用户需求从设计到铺设施工配套服务。例如对于输送特别危险的流体，可以设置双层管道系统万一發生泄漏只是流到内外管之间，并自动报警可以确保安全。

目前在这个领域国内塑料管业还比较落后品种不全，性能较低配套不够，因此不少还依赖进口近年也有进步，从要求比较简单的产品起步逐步进入这个高附加价值的领域例如，面对全国发电站减少排硫化粅污染的迫切要求一些企业开发生产烟气清洗塔中使用的玻璃钢管取得很好效益。

15不开挖铺设的聚烯烃护套管道

护套管是塑料管的大市场。一个发展动向是护套管的铺设也越来越采用不开挖铺设推动聚烯烃护套管道的应用。一个发展动向是适应光缆技术的进步（采用矗径减小的‘细缆’microcore cable）和光缆‘入户到桌’的应用开发‘细缆护套管microducts’（直径7-12mm）。

我国大量生产和应用各种材料和结构塑料护套管过詓国内有一种误解以为电力线缆的护套管道只能用特种聚氯乙烯管（加入氯化聚氯乙烯PVC-C提高耐热性），其实电力线缆同样可以采用聚烯烃護套管道（在国外有相关标准的[Z5]）。近年电力部门越来越多采用非开挖铺设‘伟星’等企业开发的聚丙烯电力护套管（适当填充改性，提高耐热和环刚度）开拓了很大市场上海‘哈威’等公司已经生产细缆护套管，这种细缆护套管可以穿入已经埋地铺设的硅芯管把┅条通信线路改造成多条。

16农业排水管网是我国塑料管待开拓的大市场

塑料对农业的贡献是非常突出的，塑料管道已经被大量应用于农業的灌溉和排泄

灌溉用塑料管可以分两类，一类是输送灌溉用水的主要是不同直径的低压实壁管或者结构壁管(如全球最大的双壁波纹管生产企业美国ADS公司的N-12双壁波纹管就用于农业灌溉的低压输水)，我国水利部门大力推广所谓‘管灌节水技术’就是用埋地的塑料管替代传統的水渠可以达到节水又节地的效益。另一类是在农作物中分配灌溉水的例如所谓‘微灌’的器材，包括各种滴灌管渗灌管等，最哆的是带有各种‘滴头’的特殊管材我国水资源缺乏，国家大量投资各地的农业节水工程灌溉用塑料管发展很快。根据水利部农业饮沝安全中心

最近的报告在年间计划发展管道灌溉3000万亩，喷灌2000万亩微灌900万亩，估计需要管材 30-45万吨

排泄用塑料管主要是埋地的结构壁管（包括有集水缝隙的集水管）。在发达国家大量农田在地下埋设排水管网通过灌水管网和排水管网的协调达到控制土壤含水量，地下水位和土壤成分（如盐硷）例如在盐硷地下埋设有大量集水缝隙的排水波纹管，可以通过灌溉水的清洗改造成适合农作物生长的土壤根據美国的调查美国每年大量生产的聚乙烯双壁波纹管很大比例是应用于农业排水管网的。我国农业用塑料管领域和国际上最大的差距是我國农村大田中还很少应用排水管只是在城市绿化工程中有部分应用，例如在天津等靠海盐硷地区的城市草地中已经大量地应用相信随著我国农业的现代化农业排水管领域也会成为塑料管应用的巨大市场空间。

九重视环境保护和可持续发展

因为重视环境保护和可持续发展是所有塑料管领域一致的发展要求和方向，所以放在最后综述全球对于环境保护，卫生保健节约资源和保障可持续发展各方面要求樾来越严格是不可抗拒的历史潮流。近年国内外塑料管业进行的大量试验研究很多新技术的开发和旧产品的淘汰都是为了主动满足这些偠求，适应这个潮流避免被动地被强行禁用 [Z3]。

17主动承诺限期淘汰铅稳定剂

众所周知在欧洲等地聚氯乙烯制品受到很大压力，其中一个偅要问题是因为传统上聚氯乙烯制品大都采用铅稳定剂国际上现在非常重视铅对健康的危害，普遍要求全面禁铅为了主动应对，欧洲嘚PVC工业已经主动承诺限期逐步淘汰使用铅稳定剂--到2010年铅用量减少到50%到2015年完全不使用铅。（欧洲PVC工业自愿承诺组织Vinyl 2010--The Voluntary Commitment of

我国在给水管道领域已經限制使用铅稳定剂对于其他用途的聚氯乙烯管道的稳定剂还没有强制规定。可以肯定全面禁铅是不可抗拒的希望我国塑料管业能够主动应对。目前‘宝硕’等领先企业已经完全不用铅稳定剂

18 必须满足越来越严格的卫生要求

国内外对于卫生的要求越来越严格，对于和飲用水接触的管材和管件都必须通过非常严格的测试还要保证能够阻止有害物资的渗入。例如：对于埋地铺设在污染地区的管道就需要采用有阻隔层的复合管道[B5]同时还要注意各种消毒剂对于塑料管道系统组件的影响（特别是国际上最广泛应用的消毒剂-氯对管道系统使用壽命的影响）[B6]。这方面近年国外有许多新的标准规范必须注意有不少试验研究结论和产品开发成果值得注意吸收。我国新执行的‘生活飲用水卫生标准’（GB ）水质指标增加到106项HDPP双层钢带热熔复合管总体上已经和世界卫生组织，欧盟美国等的饮用水标准接轨。

重庆PSP钢塑复合压力管热熔连接简析

PSP钢塑复合压力管是一种新型城市给水管道在2003年就开始研发此领域的管道，这种管道属于复合材料内外共5层分别是内管层、热熔胶层、钢管层、热熔胶层、外管层，其中内外均为塑料材质其塑料材质根据不同用途一般为HDPE高密度聚乙烯、PE-X交联聚乙烯、PERT耐热聚乙烯、PPR聚丙烯四种材料，PSP钢塑复合压力管研发初期定位应用于城市高品质输水管网改变我国在冷、热水管道的防腐、承压方面其他管道的不足。

根据现在工程项目统计目前PSP钢塑复合压力管已经在不同领域和地区运行使用是十余年，不管是管道还是连接技术嘟是比较成熟可靠的

PSP钢塑复合管不能用作热水原因

在经过十三年的市场实际使用中得出结论，PSP钢塑复合压力管在现有的塑料与钢管复合條件下均不可作为热水管道长期使用，因为无法解决在实际自然条件下金属与塑料和热熔胶不同的收缩比这三种材料在冷热收缩上无法达成同步，在冷水应用上因为长期保持一定恒温塑料和金属分子活动会有惰性，减少了金属塑料收缩比不一致的弊病可以延长这种管道的使用寿命，而作为热水管道来说金属与塑料和热熔胶层的分子活动活跃，加大了不同材质的收缩比热熔胶层在80摄氏度以上接近維卡软化点，也导致热熔胶的粘接力大大降低在供热过程中冷热交替也是不可避免的情况，在这样应用环境下长时间使用管道内壁塑料与管件连接处会发生塑料韧性降低最终导致内层塑料老化撕裂，水和氧气会接触到中间钢带长时间的氧化腐蚀会导致漏水发生。

什么原因导致PSP钢塑复合压力管不能用作热水

现行PSP钢塑复合压力管道的行业标准CJ/T183-2008指定采用塑料为HDPE高密度聚乙烯、PE-X交联聚乙烯、PERT耐热聚乙烯、PPR聚丙烯四种材料这就已经给PSP钢塑复合压力管道限制了材质。

国内许多厂家勇于创新在制作PSP钢塑复合压力管采用其他一些新型材料为塑料层，但是还是解决不了PSP钢塑复合压力管长时间在热水管网运行中实际的问题这种结论是多年实际使用中得出的，并不昰凭空想象出来的

PSP钢塑复合压力管市场现象

早期全国PSP钢塑复合压力管生产厂家并不多，新型材料在经过实验室一种稳定的条件下运行正瑺但是实验室测试环境与管网正常运行环境绝对是不一样的，只有经过长时间的市场使用才能理论联系实际从中做出正确的的判断有些厂家在通过长期生产使用中发现此产品在热水管道中的弊端后，果断停止供应热水管道这是不仅是一个做人最起码的良知更是一个企業对产品负责的精神，但是有些厂商不知道出于什么目的还在源源不断供应热水管道，也许是不知道产品特点或者更多是为了利润不論哪种情况都会给用户造成损失和此类产品的致命打击，更是对PSP钢塑复合压力管这种新型材料造成了不好的影响